2010S2-004
分子性結晶における構造物性研究　-外場下における物性と構造-

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●基本情報
　●実験責任者：中尾　朗子（PF）
　●課題有効期間：2010/10〜2013/9
　●実験ステーション：4C, 8A, 8B, 4A, NE1A, NW14A

●課題の概要
　近年，分子性物質の研究では，圧力，電場，磁場などの外場応答として，圧力誘起超伝導，巨大非線形伝導，サイリスタ効果，巨大磁気抵抗効果など興味深い現象が注目されている。さらに，近年急速に発展している有機エレクトロニクス研究においては，機能性分子開発を根幹とし，新規物性の探索は，学術的な重要性のみならず，応用面での期待も高い。
分子性結晶の新規物質・物性開拓において，分子の自由度（配列・軌道・構造）を制御し，これらをパラメータとして電子状態を理解することは重要な研究課題である。このような背景のなか，結晶構造を観測することのできるＸ線回折実験は，物性理解にとって，非常に重要な実験手段である。本申請課題は，外場（低温，圧力，電場，磁場）下での，構造解析，共鳴X線散乱，時分解回折の放射光ならではの実験手法を相補的に用い，分子の自由度が生み出す電荷・スピン・格子といった自由度がどのように結びつき秩序化を起こすのか明らかにし，物性発現機構の解明に繋げることを目的としている。
本課題では，主として，長距離電子クーロン相互作用が重要な役割を果たす電荷秩序系物質群，遍歴π電子と局在d電子が共存するπ-d 系物質群を対象として，これらの系での電子相転移に伴う構造変調を観測し，構造物性的観点から電子状態を明らかにする。本研究は，物質・物性創出を念頭において，物質合成・物性測定・理論考察の連携を基に推進することで，特色ある成果の発信を目指す。

●成果発表

　●論文

• "Pressure-induced coherent sliding-layer transition in the excitonic insulator Ta₂NiSe₅"
  Akitoshi Nakano, Kento Sugawara, Shinya Tamura, Naoyuki Katayama, Kazuyuki Matsubayashi, Taku Okada, Yoshiya Uwatoko, Kouji Munakata, Akiko Nakao, Hajime Sagayama, Reiji Kumai, Kunihisa Sugimoto, Naoyuki Maejima, Akihiko Machida, Tetsu Watanuki and Hiroshi Sawaa
  IUCr J. 5 (2018) 158.
• "Magnetic and Crystal Structures of the Room Temperature Ferrimagnet Sr₃YCo₄O_10.5"
  Akiko Nakao, Hironori Nakao, Kenji Ohoyama, Shuki Torii, Junrong Zhang, Takashi Kamiyama, Youichi Murakami, Wataru Kobayashi, and Ichiro Terasaki
  JPS Conf. Proc. 8 (2015) 034010.
• "Hydrogen-Bond-Dynamics-Based Switching of Conductivity and Magnetism: A Phase Transition Caused by Deuterium and Electron Transfer in a Hydrogen-Bonded Purely Organic Conductor Crystal"
  Akira Ueda, Shota Yamada, Takayuki Isono, Hiromichi Kamo, Akiko Nakao, Reiji Kumai, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Kaoru Yamamoto, Yutaka Nishio, and Hatsumi Mori
  J. Am. Chem. Soc., 136 (2014) 12184.
• "Hydrogen bond-promoted metallic state in a purely organic single-component conductor under pressure"
  T. Isono, H. Kamo, A. Ueda, K. Takahashi, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakano, K. Kobayashi, Y. Murakami and H. Mori
  Nature Communications, 4 (2013) 1344.
• "Charge-order driven proton arrangement in a hydrogen-bonded charge-transfer complex based on a pyridyl-substituted TTF derivative"
  S. C. Lee, A. Ueda, H. Kamo, K. Takahashi, M. Uruichi, K. Yamamoto, K. Yakushi, A. Nakao, R. Kumai, K. Kobayashi, H. Nakao, Y. Murakami and H. Mori
  Chem. Comm., 48 (2012) 8673.
• "Magnetism and Pressure-Induced Superconductivity of Checkerboard-Type Charge-Ordered Molecular Conductor β-(meso-DMBEDT-TTF)₂X (X = PF₆ and As₆)"
  T. Shikama, T. Shimokawa, S. C. Lee, T. Isono, A. Ueda, K. Takahashi, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakano, K. Kobayashi, Y. Murakami, M. Kimata, H. Tajima, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, Y. Nishio, K. Kajita and H. Mori
  Crystals, 2 (2012) 1502.
• "Three-way switching in a cyanide-bridged [CoFe] chain"
  Norihisa Hoshino, Fumichika Iijima, Graham N. Newton, Norifumi Yoshida, Takuya Shiga, Hiroyuki Nojiri, Akiko Nakao, Reiji Kumai, Youichi Murakami and Hiroki Oshio
  Nature Chemistry, 4 (2012) 921.
• "Observation of Structural Change in the Novel Ferromagnetic Metal-Insulator Transition of K₂Cr₈O₁₆"
  Akiko Nakao, Yuki Yamaki, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Kunihiro Hasegawa, Masahiko Isob and Yutaka Ueda
  J. Phys. Soc. Jpn., 81 (2012) 054710.
• "Peierls Mechanism of the Metal-Insulator Transition in Ferromagnetic Hollandite K₂Cr₈O₁₆"
  T. Toriyama, A. Nakao, Y. Yamaki, H. Nakao, Y. Murakami, K. Hasegawa, M. Isobe, Y. Ueda, A. V. Ushakov, D. I. Khomskii, S. V. Streltsov, T. Konishi and Y. Ohta
  Phys. Rev. Lett., 107 (2011) 266402.
  

●PFシンポジウム

• 2014/03/18 第31回PFシンポジウム（物構研サイエンスフェスタ2013）
• 2013/03/14 第30回PFシンポジウム（第1回物構研サイエンスフェスタ）
• 2012/03/15 第29回PFシンポジウム
• 2011/07/12 第28回PFシンポジウム

　●その他

• 2014/08/26 ［プレスリリース］電気伝導性と磁性が切り替わる純有機物質の開発　－重水素移動が握る物性変換の鍵－
• 2013/01/09 [プレスリリース] 金属状態を示す純有機単成分導体の発見
• 2011/12/22 [プレスリリース] 強磁性を保ったまま金属から絶縁体になるしくみを解明 －クロム4量体化とパイエルス機構－